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在 CSST 巡天中利用神经网络从星系流量与图像数据提取测光红移

宇宙学与河外天体物理 2022-04-11 v2 天体物理仪器与方法

摘要

星系测光红移(photo-zz)的精度会显著影响弱引力透镜测量的分析,尤其是对于未来的高精度巡天。在本工作中,我们尝试利用神经网络从预期由中国空间站望远镜(CSST)获取的星系流量和图像数据中提取 photo-zz 信息。我们基于哈勃空间望远镜先进巡天相机(HST-ACS)的观测图像和 COSMOS 星表生成模拟星系图像,并考虑 CSST 的仪器效应。然后通过孔径测光从这些图像中直接测量星系流量数据。构建多层感知机(MLP)和卷积神经网络(CNN)分别用于从流量和图像预测 photo-zz。我们还提出使用一种高效的混合网络,结合 MLP 和 CNN,通过迁移学习技术来研究同时包含流量和图像数据时结果的改进。我们发现,仅使用流量数据的 MLP 的 photo-zz 精度和离群分数可达到 σNMAD=0.023\sigma_{\rm NMAD} = 0.023η=1.43%\eta = 1.43\%,仅使用图像数据的 CNN 可达到 σNMAD=0.025\sigma_{\rm NMAD} = 0.025η=1.21%\eta = 1.21\%。对于混合迁移网络,结果可高效进一步提升至 σNMAD=0.020\sigma_{\rm NMAD} = 0.020η=0.90%\eta = 0.90\%。这些方法得到的星系中值和均值红移分别约为 0.8 和 0.9(红移范围 0 到 4)。这表明我们的网络能够有效且适当地从 CSST 星系流量和图像数据中提取 photo-zz 信息。

关键词

引用

@article{arxiv.2112.08690,
  title  = {Extracting Photometric Redshift from Galaxy Flux and Image Data using Neural Networks in the CSST Survey},
  author = {Xingchen Zhou and Yan Gong and Xian-Min Meng and Ye Cao and Xuelei Chen and Zhu Chen and Wei Du and Liping Fu and Zhijian Luo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2112.08690},
  year   = {2022}
}

备注

11 pages, 8 figures, 2 tables. Accepted for publication in MNRAS